电源输出功率效率及含容电路习题课 2

rU输OI输U输=E－I输r电压表和电流表示数的比值的含义是什么？

电源的外特性曲线电源的输出功率和效率

rU输OI输电源的输出功率如何表达？

电源的外特性曲线输出功率EUIIE/2r结论：当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。R＝rU输OI输输出功率EUIr总功率典题示例如图所示，线段A为某电源的U-I图线，线段B为某电阻的U-I图线，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η多大？例1交点的含义：电源和电阻串联时的输出电压和电流。UIRI'U'BA一电子元件的电压与电流的关系如图所示，将该电子元件与一个R＝8Ω的电阻串联，再接至电动势E＝3V、内阻r＝2Ω的电源上，试求电路中的电流及电源的效率．例2【答案】

130mA

91.3%【名师点评】该电子元件为非线性元件，其电阻是变化的，所以设法求出该元件在实际电路中的电流和电压是解决本题的关键．本题就是利用两个图象的交点，来找到实际工作的电压和电流的．尝试应用1.(2013·南京外国语学校高二检测)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线．将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么(

)A．R接到b电源上时电源的效率高B．R接到b电源上时电源的输出功率较大C．R接到a电源上时电源输出功率较大，但电源效率较低D．R接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高3.某额定电压为8V的灯泡的伏安特性曲线如图所示．若将它与一个R＝7Ω的定值电阻串联后接在电动势E＝8V，内阻r＝1Ω的电源上，求通过该灯泡的实际电流和实际电功率．(保留一位有效数字)．解析：在本题中灯泡与定值电阻R串联接在电源两端，所以在处理问题时应把该定值电阻等效地看成电源的内阻．故在坐标系里应作出等效电源U＝E－I(R＋r)图线，如图所示．该直线与图中曲线的交点坐标为U＝4V，I＝0.5A，所以电路中的电流为0.5A，即为通过该灯泡的实际电流．由灯泡的伏安特性曲线可知此时灯泡两端的电压U＝4V，则灯泡的实际功率P＝UI＝2W.答案：0.5A

2W二、含电容器电路的分析与计算知识检索电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看做是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．1．分析和计算含有电容器的直流电路(1)电路稳定时，电容器所在支路相当于断路．因此，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线．(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等．(3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电,如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电，通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电量的变化．2．解答含电容器电路问题的步骤(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况．(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解．典题示例如图所示，电路中E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.电池内阻可忽略．(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流．(2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量．例3(2)S断开前，C两端电压U1＝IR2＝6VC所带电量Q1＝CU1＝30×10－6×6C＝1.8×10－4C开关S断开稳定后，总电流为零，电容器两端电压为E，所带电量Q2＝CE＝30×10－6×10C＝3×10－4C通过R1的电量，即为电容器增加的电量ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4C.【答案】

(1)1A

(2)1.2×10－4C【规律总结】

处于稳定状态时，电容器相当于断路，与之串联的电阻不降压；电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压．尝试应用4.(2013·合肥质检)如图所示,电源电动势为4V，内阻为1Ω,电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝4Ω，电流表的内阻不计，闭合S，电路达到稳定状态后，电容器两极板间电压为(

)A．0

B．2.3VC．3VD．3.2V5.(2013·广州第二中学高二检测)如图所示,E＝10V,r＝1Ω，R1＝R3＝5Ω，R2＝4Ω，C＝100μF.当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态．求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量．答案：(1)g，方向竖直向上(2)4×10－4C本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放实验：测电源的E、rEI短（0、0）r一、电源电动势和内阻的测量方法先检查学生的画图，公式，截距、斜率的含义。大内小外外接法五、误差分析（一）：计算法分析r外接法内接法r五、误差分析（二）：等效法分析电流表放到内部后，不影响电流表的读值和电压值的读值，把此时虚线框内的部分看成是一个等效电源，此时的电流是通过等效电源的电流，而此时的电压是等效电源的电压，故我们测的是等效电源的电动势和内阻。EI短（0、0）rrE'r'四、误差分析（一）：等效法分析等效电源的电动势等于等效部分的开路电压，等效电源的内阻等于等效部分的除源电阻。等效电源定理开路电压不仅仅是电源的电动势，也是等效电源的电动势。EI短（0、0）EI短（0、0）五、误差分析（二）：等效法分析等效电源的电动势等于等效部分的开路电压，等效电源的内阻等于等效部分的除源电阻。等效电源E'r'开路电压不仅仅是电源的电动势，也是等效电源的电动势。r五、误差分析：误差原因：；电流表的分压的作用误差原因：；电压表的分流的作用r29r二、仪器选择与实验电路图安培表：0~0.6A伏特表:0~3V滑动变阻器:0~20Ω0~200Ω0~15V0~3A三、实验步骤（重点）1：按原理图连接实物图2、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大3、闭合电键，调节变阻器，使电流表的读数有一定示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组U，I值（为保护电源，维持r稳定，不允许短路或电流过大）(0A-0.6A)4、断开电键，整理好器材r32重要注意事项（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处（2）为测量方便，使用内阻较大一些的旧电池，及小点的滑动变阻器。（3）在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化（4）画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过仅可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。（5）画U--I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.r六、其他测E、r的方法EI短（0、0）六、其他测E、r的方法3515、如图所示，电源的电动势是6V，内电阻是0.5Ω，小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R0为3Ω，若电压表的示数为3V，试求：(1)电源的功率和电源的输出功率；(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率．加在电动机上的电压大于加在其内阻上的电压。

368、如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，“8V

16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝1Ω，求：(1)路端电压；(2)电源的总功率；(3)电动机的输出功率．4、如图所示，电源内阻不可忽略，R1为半导体热敏电阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻．当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是(

)A．R1的温度逐渐降低B．R1的温度逐渐升高C．R2的阻值逐渐增大D．R2的阻值逐渐减小在混连电路中，若并联电路某一支的电阻变大，则自身电压变大，但自身电流减小,对侧电流变大。反之，亦然。7、如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，(1)则这只定值电阻的阻值为多少？(2)现有3只这种规格的定值电阻，可任意选取进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是多少？10、某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示．用此电源和电阻R1、R2组成电路．R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路．为使电源输出功率最大，可采用的接法是(

)A．将R1、R2串联后接到电源两端B．将R1、R2并联后接到电源两端C．将R1单独接到电源两端D．将R2单独接到电源两端如图2－7－12所示，电路中E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.电池内阻可忽略．(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流．(2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量．含容电路例4图2－7－12【答案】

(1)1A

(2)1.2×10－4C【规律总结】处于稳定状态时，电容器相当于断路，与之串联的电阻不降压；电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压．16、在如图所示的电路中，电源的电动势E＝3.0V，内阻r＝1.0Ω，电阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；电容器的电容C＝100μF.电容器原来不带电，求接通电键S后流过R4的总电荷量．5．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，电阻R1：R2：R3：R4＝3：2：1：1，开关S断开．现将S闭合，在S闭合到电路稳定的过程中，通过R3的电荷量是(

)A．EC/5B．2EC/5C．3EC/5D．EC1．关于电动势，下列说法正确的是(

)A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略大于电源电动势的准确值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关D．电源电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功6．用电压表检查如图所示电路中的故障，当开关合上时，测得Uad＝5.0V，Ucd＝0V，Ubc＝0V，Uab＝5.0V，则此故障可能是(

)A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图2－10－6中为实验原理图及所需器件图．(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路．实验数据的处理方法例2图2－10－6图2－10－7I(A)0.120.200.310.320.500.570U(V)1.371.321.241.181.101.05(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图2－10－7中画出U－I图象，根据图象读出电池的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω.I(A)0.120.200.310.320.500.570U(V)1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大．四、测电源E、r的其他方法只要获得两组关于E、r的关系是即可解决问题Ｅ＝Ｕ1＋Ｉ1rＥ＝Ｕ2＋Ｉ2rr作业：同步测控1-6，最后一题选做。实验一：描绘小灯泡的伏安特性曲线注意：1、我们一般借助滑动变阻器调控小灯泡两端电压。2、一般情况下，小灯泡是小电阻，阻值一般在10Ω左右。3、伏安特性曲线描绘类实验，要求小灯泡两端的电压变化要从零伏开始。UI四个考点：外接、分压、线路连接、绘制曲线。画出“描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验”电路图（甲），并根据电路图在图乙中画出实物连线图。P12210、11实验二：测量金属丝的电阻率注意：1、借助滑动变阻器调控金属丝两端电压。2、一般情况下，金属丝是小电阻，阻值一般在10Ω左右。3、假定滑动变阻器的最大阻值为20欧P54例3Rg如何将表头（Rg,Ig)改装成量程为U的电压表？URgRIg当被测电压为量程U量时，此时表头指针满偏，通过表头电流为Ig。U量=Ig（R+Rg)如果要把表头的电压量程扩展为原来的n倍，则需串联：举例：n=100实验三：电表改装P47变式2Rg如何将表头（Rg,Ig)改装量程为I的电流表？R当被测电流为量程I量时，此时表头指针满偏，通过表头电流为Ig。IgRg=(I-Ig）R如果要把表头的电流量程扩展为原来的n倍，则需并联：RgRIgI-Ig举例：n=100（1）电阻最大∞

，电流I=

.

∞0

1500142Ω（5）任意刻度R

=150Ω（3）若I=Ig/2,则R=

.（2）电阻最小0，为使表头满偏，即I=Ig,欧姆表内部总电阻为R内=R0+Rg+r=则滑动变阻器需调至R0=0105mA350（4）若I=3mA,则R=

,350ΩＥ＝1.5V，r=0.5Ω，Rg=7.5ΩIg=10mA150Ω指针半偏时读数为中值电阻ABR0G实验四：欧姆表的使用P132、11机械调零选量程欧姆调零测量电阻指针偏角过大或过小指针在中间附近读数将选择开关置于“OFF”档三、欧姆表的使用（重点）r安培表：0~0.6A伏特表:0~3V滑动变阻器:选用阻值较小的,最大阻值10~20ΩP654实验五：E、r的测量五、误差分析大内大、小外小。AVRxAVRx外接法内接法“框”指的是电压表和待测电阻构成的框。r五、误差分析：大内大、小外小。六、电源U外-I和电阻U-I图像EI短U外=E－IrrY=b－kx

U外=E－rI

（0、0）i×U'IU'I交点含义分析：电源U-I：当电源端电压为3V时，通过电源的电流为2A灯泡U-I：当灯泡的端电压为3V时，通过灯泡的电流为2A。3V即作为灯泡的端电压，又作为电源的端电压，2A即通过电源，又通过灯泡，说明交点指的是灯泡作为电源外电路时（两者串联）时的实际工作电压和电流。(2A、3V）5.如图2－7－16所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：P58图2－7－16(1)电源的输出功率P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？(3)电源的效率η是多大？电源和电阻组成闭合电路时，电阻两端电压和通过它的电流是多少？4.如图2－7－18所示，直线A为电源的U－I图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的U－I图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为η1、η2，则()P129图2－7－18A．P1>P2 B．P1<P2C．η1>η2 D．η1<η2R1R2变式训练3如图2－7－11所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线．将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么(

)图2－7－11A．R接到b电源上时电源的效率高B．R接到b电源上时电源的输出功率较大C．R接到a电源上时电源输出功率较大，但电源效率较低D．R接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高五、误差分析（一）：公式法分析r真实值测量值0E测=E真r测>r真E测

五、误差分析（二）：图像法分析Ｕ：路端电压Ｉ：电源电流原理：Ｅ＝Ｕ＋ＩrE、r五、误差分析（二）：等效法分析等效电源的电动势等于等效部分的开路电压，等效电源的内阻等于等效部分的除源电阻。等效电源E'r'电源U-I和电阻U'-I图像的交点EI短U外=E－IrrY=b－kx

U外=E－rI

（0、0）i×U'IU'I交点含义分析：电源U-I：当电源端电压为3V时，通过电源的电流为2A灯泡U-I：当灯泡的端电压为3V时，通过灯泡的电流为2A。3V即作为灯泡的端电压，又作为电源的端电压，2A即通过电源，又通过灯泡，说明交点指的是灯泡作为电源外电路时（两者串联）时的实际工作电压和电流。(2A、3V）5.如图2－7－16所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：P58图2－7－16(1)电源的输出功率P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？(3)电源的效率η是多大